JP2012508423A - ビデオ赤外線網膜像スキャナ - Google Patents

Abstract

網膜像をスキャンする方法は、光源を提供することと、光源からビームスプリッタに向かって放射を放出することと、網膜上で集束レンズによって放射を集束することと、カメラを用いて網膜によって反射された放射を収集することと、収集された放射に基づいて、複数の網膜の画像を表す画像信号を生成することと、表示のために、複数の網膜の画像のうちの１つを画像信号から選択することと、選択された網膜の画像をディスプレイ上に表示することと、選択された網膜の画像を、データベースに記憶された複数の網膜の画像のうちの少なくとも１つと比較することと、選択された網膜の画像と一致するデータベース内に記憶された複数の網膜の画像のうちの１つを選択することと、選択された網膜の画像と共に、一致する網膜の画像のうちの１つをディスプレイ上で表示することとを含む。

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国出願第６１／１１１，５０６号（２００８年１１月５日出願）、および米国出願第１２／６１２，５４７号（２００９年１１月４日出願）に基づく優先権の利益を主張する。これら出願の全内容が、参照により本明細書に引用される。

（１．分野）
ビデオ赤外線網膜像スキャナは、画像を捕捉および表示するために、眼球システムを照射するための赤外線光およびカメラを使用する。画像は、３Ｄで解析、処理、およびレンダリングされ得る。網膜血管の分岐パターンを見ることによって、網膜血管のコンピュータ解析が実行される。個人を識別するために、網膜血管のオーバーレイを、以前のスキャンと比較し得る。

（２．関連技術の記載）
目における網膜血管の分岐のパターンは一意的であり、識別の一形式として使用できる。生体認証システムは、個人の識別のために、指紋、網膜血管パターン、声ダイナミクス、手の形状、顔認識、および筆跡ダイナミクスの使用を必要とする。

これらの血管は、網膜血管の網膜スキャンを用いて記録できる。網膜スキャンは、画像を一致させるように、既存の画像上に血管パターンを重ね合わせるように使用できる。網膜血管分岐パターンを、識別のために以前の画像の分岐パターンと比較するために、コンピュータソフトウェアによって解析することもできる。この画像を網膜スキャンのデータベースと比較することで、正確な識別が得られる。

生体認証の精度は、誤受入率（偽（ｉｍｐｏｓｔｏｒ）が一致するものとして承認される、タイプ１のエラー）および誤拒否率（正しく一致しているが拒否される、タイプ２のエラー）の２つの方法で計測される。生体認証技術毎に、生体認証一致に対して異なる「スコア」割り当て方法を有しており、一致が宣言される場合に決定される「閾値」が定義される。閾値を超えるスコアは、「ヒット」として指定され、閾値未満のスコアは「ノーヒット」として指定される。

真の一致が閾値を超えるスコアを生成しない場合に、タイプ２のエラーが生じる。偽が閾値を超える一致スコアを生成する場合には、タイプ１のエラーが生じる。タイプ１およびタイプ２のエラー率が閾値の関数としてプロットされる場合、これらは、所与の閾値で交差する曲線を形成する。（タイプ１のエラーがタイプ２のエラーと等しい）交差点は、システムのクロスオーバー精度と呼ばれる。概して、クロスオーバー精度の値が大きくなると、生体認証の固有の精度も向上する。種々の識別手段のクロスオーバー精度を、表Ｉに示す。

高いクロスオーバー精度にもかかわらず、網膜スキャンは、良質な画像を取得する上で問題がないわけではない。

（任意の他の生体認証技術の場合と同様に）正確なスキャンを得ることに、網膜スキャンデバイスの性能に影響を与えかねない問題の根源が存在し、このため、ユーザを正しく検証または識別するその能力に影響を及ぼす。これには以下のような問題がある。

利用者の側における協力体制の欠如。利用者は、プロセス全体において、特に、画像取得段階において、非常に静止したままでいなければならない。いかなる動きも、網膜スキャンデバイス内のレンズの位置調整に重大な影響を与えかねない。

網膜スキャンデバイス上の汚れたレンズ。これは、明らかにスキャンプロセスの障害となる。

外部環境からの他の種類の光干渉。

利用者の瞳孔の大きさ。明るい照明環境のために、さらに小さく収縮する小さな瞳孔は、瞳孔を通して網膜に到達する光量を低下させ、その逆もある。これにより、システムの誤拒否率がより高くなる可能性がある。

一局面では、網膜像スキャナは、赤外線光源と、光源からの赤外線放射を複数の集束レンズのうちの１つを通り網膜へ反射させる、ビームスプリッタと、網膜によって反射される放射をビームスプリッタを通して収集する、カメラと、収集された放射に基づいてカメラから生信号を受信する、アナログ・デジタル変換器であって、生信号をデジタル信号に変換する、アナログ・デジタル変換器と、デジタル信号をビデオ信号に処理する、ストリーミングビデオ変換器と、ビデオ信号に基づいて網膜の画像を表示する、ビデオモニタとを備え、網膜像スキャナはさらに、ビデオ伝送器であって、ビデオ伝送器は、ネットワーク上でコンピュータへビデオ信号を伝送し、コンピュータは、ビデオ信号から複数の画像を抽出する、ビデオ伝送器と、複数の画像のうちの少なくとも１つを、複数の記憶された画像のうちの少なくとも１つと比較する、コンパレータと、複数の画像のうちの１つに一致する複数の記憶された画像のうちの１つを選択する、セレクタとをさらに備える。

別の局面では、網膜像をスキャンする方法は、赤外線光源を提供することと、赤外線光源からビームスプリッタに向かって赤外線放射を放出することと、赤外線放射をビームスプリッタによって集束レンズを通して反射させることと、集束レンズによって赤外線放射を網膜上に集束させることと、カメラにおいて、網膜によって反射される放射をビームスプリッタを通して収集することと、収集された放射に基づいて、カメラによって複数の網膜の画像を表す画像信号を生成することと、表示のために、複数の網膜の画像のうちの１つを画像信号から選択することと、選択された網膜の画像をディスプレイ上に表示することと、選択された網膜の画像を、データベースに記憶された複数の網膜の画像のうちの少なくとも１つと比較することと、選択された網膜の画像と一致するデータベースに記憶された複数の網膜の画像のうちの１つを選択することと、選択された網膜の画像と共に、一致する網膜の画像のうちの１つをディスプレイ上に表示することとを含む。

上記の本発明の実施形態は、例示を目的とするものであり、本発明の全ての実施形態が、上記の特徴を含むように制限されるわけではない。

図１は、本発明の一実施形態に従う、無線ビデオ赤外線網膜像スキャナを示す。 図２は、本発明の一実施形態に従う、有線のビデオ赤外線網膜像スキャナを示す。 図３は、赤外線網膜像スキャナと共に使用するための、光路図を示す。 図４は、赤外線網膜像スキャナと共に使用するための、光路図を示す。 図５は、本発明の一実施形態に従う、網膜スキャンプロセスを示す。

次に、その例が添付の図面に図示されている、本発明の実施形態を詳細に参照するが、全体を通じて、同様の参照番号は同様の要素を指す。

網膜画像を得るために網膜スキャンを実行するために赤外線光を使用できると、有利であろう。

検査を実行中に、観察者が網膜の直接ビデオ画像を見ることが可能であると、有利であろう。

網膜が膨張せずに網膜の網膜スキャンを実行可能であると、有利であろう。

実行中の検査時においてデジタル画像拡大（ズーム）が可能であると、有利であろう。

より容易な識別のために、特定の組織をデジタル的に強化することができると、有利であろう。

被検者の顔の、目の上でソフトカフが網膜スキャナを安定化させると、有利であろう。さらに、瞳孔が自然に拡張するように、ソフトカフが可視光を目から遮断すると、有利であろう。

検査の文書化のために、網膜スキャナをＦＢＩ記録システム等の政府または法執行機関データベースに接続すると、有利であろう。

利用者が網膜スキャンデバイスのレンズを覗こうとする際に適正な目の距離が維持されていない場合、高品質のスキャンを捕捉することは難しくなり得る。高品質のスキャンを捕捉するには、利用者は、レンズの極めて近くの範囲に目の焦点を合わせる必要があり得る。スキャンデバイスのレンズから利用者の網膜へ３フィート離して、良好な品質のスキャンを捕捉することができると、有利であろう。

従来の網膜スキャナによって捕捉されるよりもより幅の広い、網膜血管の画像を捕捉できると、有利であろう。さらに、このより幅の広い画像が従来の網膜スキャンよりも多くのデータポイントを含み、誤認を下げると、有利であろう。

一実施形態では、網膜スキャナは、可視光の代わりに網膜を照明するために、赤外線光源を用いる。一実施形態では、網膜スキャナは、ビデオ赤外線網膜像スキャナ（ＶＩＲＩＳ）であり得る。網膜スキャナは、目の周りの眼窩を完全に覆うために、額および頬の上に置かれる、可膨張式カップ型のスリーブを有し得る。これにより、網膜スキャナとスキャンされる目との間の動きを制限するように、目に近い安定した位置で、網膜スキャナを維持する。可膨張式カップは、さらに、可視光のほぼ全てを遮断し、目の内部のより良い画像を得るために、瞳孔が自然に拡張できるようにする。

網膜スキャナによる検査は、通常の照明を備える部屋で実行できる。可膨張式スリーブは、スキャンの間の汚染を防ぐために、使い捨てである。赤外線光は自然に拡張された瞳孔に方向付けられており、画像を集束するためにカメラレンズの前で回転可能であるホイール（「レンズホイール」）上に載置されたレンズによって集束されるか、またはＣＣＤカメラの前に載置される自動集束レンズで自動的に集束され得る。

白黒ＣＣＤカメラ、相補型金属酸化膜半導体ベースのカメラ、または高解像度カメラ等のカメラを、画像を捕捉するために使用し得る。一実施形態では、可視光を光源として使用し得、また、カラーＣＣＤカメラが画像を捕捉する。カメラで捕捉された複数の画像は、ビデオ信号を作成する。次に、ビデオ信号は、網膜血管の画像を表示するために観察者が使用可能な、高解像度ＬＣＤ画面等の液晶ディスプレイ画面に送られる。「静止画像捕捉スイッチ」を押すと、静止画像が捕捉される。

ビデオセグメントが捕捉されると、解析のために最良の画像を分離させるために、「捕捉された」画像の近くの連続画像をスクロールで上下に移動するために、親指ホイールを使用できる。ビデオセグメントは、例えば、個々のフレームまたは画像を含み得る。この画像が識別されると、ビデオ伝送器を用いてラップトップに送信される。登録されるポイントを確立するために、ラップトップコンピュータ内で画像が処理される。次いで、この画像は、以前のスキャンとの比較のために、または、その人に特化した新しいファイルを開始するために、ＦＢＩデータベースに送信できる。

より具体的には、ＶＩＲＩＳは、複数の機能で構成される。第１の機能は、目を覗き込むために光を生じさせることである。これは、直接電源またはリチウムイオン電池電源から電力を受信する赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）（８００−９５０ｎｍ）で行われ得る。アンペア数は、ＬＥＤの光出力を変化させるように、可変レジスタを使用して、調光回路を介して変化する。ＬＥＤ光は、目内部の網膜への光を集束するために、調整可能な正負ジオプター集束レンズを介して集束される。自動集束レンズを使用することもできる。

一実施形態では、直接画像を、赤外線（ＩＲ）光を収集する白黒（ＢＷ）電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラによって捕捉する。別の実施形態では、直接画像を、可視光を収集するカラーＣＣＤカメラによって捕捉する。別の実施形態では、カメラは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）ベースのデバイスであり得る。ビデオ画像は、ソフトウェアで具現化され得るストリーミングビデオ変換器によって、アナログ信号からデジタル信号へと変換される。デジタルＣＣＤカメラが使用される場合、デジタル変換器は不要である。次いで、白黒画像をカラーに変換するために、ＢＷ・カラー変換器にデジタル信号が送信される。一実施形態では、白黒画像のカラー画像への変換は、ユニット内の高速のコンピュータプロセッサに埋め込まれるコンピュータコードを用いて行われる。

一実施形態では、デジタルズームは、ＶＩＲＩＳの側部のズームイン・アウトのスイッチを用いて調整される。次いで、この画像は、検査者が良好なスキャンを得やすくするように、ＶＩＲＩＳの後面の高解像度（Ｈｉ−Ｒｅｓ）ＬＣＤ画面等の高解像度の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面に表示される。画像が選択される（捕捉される）と、捕捉された画像に連続した画像を、親指ホイールを用いて、時系列的にこれを次々にスクロールし、ＬＣＤ画面上でこれらを表示することにより、見ることができる。最良の画像が選択され、これは有線または無線ビデオ伝送器を用いて、ラップトップコンピュータに伝送される。

別の局面は、コンピュータ上での画像処理である。ビデオ伝送器は、ラップトップまたはコンピュータへ、選択された静止画像を送信する。次いで、ラップトップ上のソフトウェアは、生画像を処理し、コントラスト、ホワイトバランス、ブラックバランス、彩度および輝度を調整する。視覚化を向上するために、人工的な色によって網膜血管をデジタル的に見やすくさせるために、ソフトウェアを使用することもできる。連続する検査時に、スキャンからの画像を計測および比較できる。例えば、これらの画像の全てを、ＤＩＣＯＭ規格および／またはＭＰＥＧ４規格画像であり得る。生成された画像およびファイルは、データをダウンロードできるように、ＦＢＩデータベースソフトウェアシステム（ＳＳＬ認証）とのインターフェースを取る。ネットワークへの接続は、無線（ＷＰＡを用いて）または有線であり得る。

図１に、本発明の一実施形態に従う無線ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００を示す。ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００は、目の網膜を視覚化および記録するために、検査者によって使用され得る。ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００は、ハンドルによって検査者の目の前に固定され、被検者の目に向かって前方に移動されて、被検者の目の内部を視覚化するように可視光を調整する。

ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の赤外線光源であり得る光源１１６を有する。別の実施形態では、光源は、可視光源である。他の実施形態では、光源１１６は、電球、水銀灯、ハロゲンランプ、またはタングステン電球であり得る。光源１１６は、放射のうちの可視波長をフィルタし、赤外線波長を通過させるためのフィルタを備え得る。光源１１６は、調光スイッチ１１２を有する。光源１１６は、電源１２８によって電力供給され得る。電源１２８は、再充電可能リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池、またはアルカリ電池等の電池であり得る。

光源１１６は、８００−９５０ｎｍの範囲の放射を放出し、特に、約９４５ｎｍで放出する。調光スイッチ１１２は、レオスタット、または増幅器等によって、光源１１６によって放出する赤外線放射の強度を制御する。調光回路は、調光制御ノブ１１４によって制御され得る。検査者は、患者の目に当たる赤外線放射量を増減するように、検査中に、調光制御ノブ１１４を操作し得る。

一実施形態では、光源１１６は発光ダイオードである。発光ダイオードは電流デバイスであるため、照明の度合いは、発光ダイオード内の電圧低下ではなく、発光ダイオードを流れる電流の量に比例する。このため、光源１１６内の電圧を変動させる電源は、光源１１６から放出される放射の強度を制御しようとする場合に、効率的または線形でないことがある。一実施形態では、光源１１６によって生じる放射強度は、非常に迅速に光源１１６をオンおよびオフにするために、パルス幅方形波を供給することにより、制御される。発光ダイオードは、典型的にはナノ秒単位で計測される非常に高速な立ち上がり時間を有するため、光源１１６から放出される放射強度は、光源１１６に供給されるパルス幅を変動させることで変化可能である。

赤外線発光ダイオード１１６からの放射は、検査対象の目１１０に向けて、レンズ１０６を通して集束し得る。一実施形態では、レンズ１０６は、調整可能な正負ジオプター集束レンズであり得る。レンズ１０６は、様々な電力の集束レンズのホイール１４６における複数のレンズのうちの１つであり得る。集束レンズのホイール１４６は、検査のために適切なレンズを選択するように回転し得る。

ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００は、検査対象の目１１０を封入するために、ソフトカフ１０８が備えられていてもよい。ソフトカフ１０８は、被検者間の汚染を防ぐために、使い捨てであり得る。一実施形態では、ソフトカフ１０８は、目の周りの眼窩を完全に覆い、周囲、または背景の光が検査を妨害することを防ぐために、額および頬に置かれる。さらに、レンズ１０６を通る赤外線発光ダイオード１１６からの放射は、ソフトカフ１０８を通過して、検査対象の目１１０に達する。一実施形態では、ソフトカフ１０８は、膨張可能であり得る。ソフトカフ１０８は、検査対象の目１１０に近い安定した位置にビデオ赤外線網膜像スキャナ１００を保持し、観察者が被検者に近づく必要なく、ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００および検査対象の目１１０の間の動きを制限する。ソフトカフ１０８は、さらに、周囲の光のほぼ全てを遮断することにより、目内部のよりよい表示を得られるようにするために、瞳孔が自然に拡張することを可能にする。そのため、一実施形態では、ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００を用いた目の検査は、通常の照明を備える部屋で実施できる。

別の実施形態では、ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００は、検査対象の目から距離をおいて保持される。本実施形態では、ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００を用いた目の検査は、暗くした部屋で実施され得る。暗くした部屋は、目を自然に拡張させ得る。一実施形態では、ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００は、検査対象の目から約３乃至６インチの距離に保持される。別の実施形態では、ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００は、検査対象の目から約６インチ乃至１フィートの距離に保持される。さらに別の実施形態では、ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００は、検査対象の目から最大３フィートの距離に保持される。

検査対象の目１１０によって反射された放射は、レンズ１０６を通り、そしてビームスプリッタ１０４を通り、高解像度カメラ１０２等のカメラ１０２によって収集される。本実施形態では、放射は、ビームスプリッタ１０４を通過する。一実施形態では、ビームスプリッタ１０４は、位置を固定され得る。一実施形態では、放射は、ソフトカフ１０８内のアパーチャを通って戻る。

一実施形態では、カメラ１０２は、電荷結合デバイスである。別の実施形態では、カメラ１０２は、相補型酸化金属膜半導体（ＣＭＯＳ）ベースのデバイス、または、逆に実行、つまり光収集を行い、これを電気信号に変換する、発光ダイオードアレイである。カメラ１０２は、白黒カメラであり得る。カメラ１０２も、電源１２８で電力供給される。

オートフォーカスレンズは、検査対象の目１１０から戻る光を集束するために、カメラ１０２の前に載置され得る。別の実施形態では、目を検査するために可視光が使用され、その場合、画像は、カラーカメラによって捕捉され得る。

カメラ１０２は、赤外線放射によって形成される、検査対象の網膜１１０の画像を捕捉する。検査対象の網膜１１０の画像のカメラ１０２によって形成されるビデオ信号は、ストリーミングビデオ変換器１２２によって、アナログ信号からデジタル信号へ変換される。カメラ１０２がデジタル電荷結合デバイス等のデジタルカメラである場合、変換器は不要である。網膜の画像は、さらに、画像信号がデジタル信号に変換された後でデジタル拡大器１２０等の拡大器１２０において拡大され得る。

次に、信号を、白黒、またはグレイスケールから、白黒・カラー変換器１２４においてカラーに変換し得る。一実施形態では、白黒・カラー変換器１２４は、電荷結合デバイスの画素の強度を別個の色にマッピングする。色への画素強度のマッピングは、２つ（またはそれ以上の）画素の間の画素強度を内挿すること、またはエッジの周囲の画素強度を外挿することを含み得る。

一実施形態では、白黒・カラー変換器１２４は、網膜内の血管パターンに適したグレイスケールからカラーへのマップを作成する。本実施形態では、白黒・カラー変換器１２４は、目の白黒画像を正規化し得る。目の画像は、ヒストグラムノーマライザーで正規化し得る。目の画像の正規化により、画像の均一な強度プロファイルを作成する。白黒・カラー変換器１２４は、血管および目の他の構造を識別するために、エッジ検知画像処理も使用し得る。最後に、目の画像がマップされた後、直接空間ドメイン強度変換を目の各構造に適用することで、目のカラー画像が生じる。

次いで、観察者が被検者の目内部からの画像を観察できるように、観察者のために画像を表示させるように、画像信号を画面１１８に送信する。一実施形態では、画像は、検査者に示される場合に右側が上および前方になるように操作される。一実施形態では、画面１１８は、高解像度液晶ディスプレイ画面であり得る。別の実施形態では、画面１１８は、発光ダイオードアレイまたはプラズマディスプレイ画面であり得る。高いプラス値または正のジオプターレンズ等のレンズを、画面１１８上に載置し得る。画面１１８上に載置されるこうしたレンズは、画像を拡大し、および、画面１１８上に集束するために必要な調整を制限し得る。

ストリーミングビデオ変換器１２２からの画像信号は、文書化および記憶のためにラップトップコンピュータ１３４に無線接続を通じて画像を伝送する、ビデオ伝送器１２６に送信され得る。一実施形態では、ビデオ伝送器１２６は、ラップトップコンピュータ１３４に結合されるビデオ受信機１６２へ、画像信号を伝送する。一実施形態では、ビデオ伝送器１２６は、９１６ＭＨｚ等の８００−１０００ＭＨｚの範囲で伝送する。

一実施形態では、ビデオ伝送器１２６は、ラップトップコンピュータ１３４へ生デジタルビデオ信号を送信する。本実施形態では、ラップトップコンピュータ１３４は、別個の白黒・カラー変換器１３６、さらに、リアルタイムビデオキャプチャ１３８を有する。リアルタイムビデオキャプチャ１３８は、リアルタイムでビデオ信号を捕捉し、これを白黒・カラー変換器１３６に送信する。ラップトップ上のソフトウェア１４４は、生画像を捕捉し、コントラスト、ホワイトバランス、ブラックバランス、彩度、または輝度を調整することで、画像信号を操作するように使用し得る。目の別々の画像を、モンタージュを形成するように、「つぎはぎ」し得る。画像から３次元画像も展開できる。３次元画像は、Ｘ、Ｙ、またはＺ軸で変換する等、回転または操作できる。別々の画像から、断面画像も作成できる。一実施形態では、時間的に近接しているが、例えば、検査時におけるカメラの移動に起因するわずかに異なる視点から撮影された画像を表示することによって、３次元効果が作成される。

網膜の画像を計測でき、データベース内に記憶された画像と比較できる。一実施形態では、画像は、ＸＭＬ、ＪＰＥＧまたはＤＩＣＯＭ規格に準拠する。別の実施形態では、画像は、ＭＰＥＧ４規格に準拠する。ビデオ赤外線網膜像スキャナ１００によって作成される画像およびファイルは、政府または法執行機関の記録ソフトウェアシステムとのインターフェースを取り得る。政府または法執行機関の記録システムへのネットワークによる画像および関連付けられたデータのダウンロードが可能であり得る。ネットワークへの接続は、無線または有線にすることができる。ラップトップ上の画像へのリモートアクセスは、ソフトウェアによって可能であり得る。

図２に、本発明の一実施形態に従う有線のビデオ赤外線網膜像スキャナ２００を示す。ビデオ赤外線網膜像スキャナ２００は、目の網膜を視覚化および記録するために、検査者によって使用され得る。検査者の目の前にビデオ赤外線網膜像スキャナ２００が配置され、次いで、被検者の目に向かって前方に移動して、被検者の目の内部を視覚化するように、可視光が調整される。

ビデオ赤外線網膜像スキャナ２００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の赤外線光源であり得る光源２１６を有する。別の実施形態では、光源は、可視光源である。他の実施形態では、光源２１６は、電球、水銀灯、ハロゲンランプ、またはタングステン電球にしてもよい。光源２１６は、放射のうちの可視波長をフィルタし、赤外線波長を通過させるために、フィルタを備え得る。光源２１６は、調光スイッチ２１２を有する。光源２１６は、電源２２８によって電力供給され得る。電源２２８は、再充電可能リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池、またはアルカリ電池等の電池であり得る。

光源２１６は、８００−９５０ｎｍの範囲の放射を放出し、特に、約９４５ｎｍで放出する。調光スイッチ２１２は、レオスタット、または増幅器等によって、光源２１６によって放出する赤外線放射の強度を制御する。調光回路は、調光制御ノブ２１４によって制御され得る。検査者は、患者の目に当たる赤外線放射量を増減するように、検査中に、調光制御ノブ２１４を操作し得る。

一実施形態では、光源２１６は発光ダイオードである。発光ダイオードは電流デバイスであるため、照明の度合いは、発光ダイオード内の電圧低下ではなく、発光ダイオードを流れる電流の量に比例する。このため、光源２１６内の電圧を変動させる電源は、光源２１６から放出される放射の強度を制御しようとする場合に、効率的または線形でないことがある。一実施形態では、光源２１６によって生じる放射強度は、非常に迅速に光源２１６をオンおよびオフにするために、パルス幅方形波を供給することにより、制御される。発光ダイオードは、典型的にはナノ秒単位で計測される非常に高速な立ち上がり時間を有するため、光源２１６から放出される放射強度は、光源２１６に供給されるパルス幅を変動させることで変化可能である。

赤外線発光ダイオード２１２からの放射は、検査対象の目２１０に向けて、レンズ２０６を通して集束し得る。一実施形態では、レンズ２０６は、調整可能な正負ジオプター集束レンズであり得る。レンズ２０６は、様々な電力の集束レンズのホイール２４６における複数のレンズのうちの１つであり得る。集束レンズのホイール２４６は、検査のために適切なレンズを選択するように回転し得る。

ビデオ赤外線網膜像スキャナ２００は、検査対象の目２１０を封入するために、ソフトカフ２０８が備えられていてもよい。ソフトカフ２０８は、被検者間の汚染を防ぐために、使い捨てであり得る。ソフトカフ２０８は、目の周りの眼窩を完全に覆い、周囲、または背景の光が検査を妨害することを防ぐために、額および頬に置かれる。さらに、レンズ２０６を通る赤外線発光ダイオード２１２からの放射は、ソフトカフ２０８を通過して、検査対象の目２１０に達する。一実施形態では、ソフトカフ２０８は、膨張可能であり得る。ソフトカフ２０８は、検査対象の目２１０に近い安定した位置にビデオ赤外線網膜像スキャナ２００を保持し、観察者が被検者に近づく必要なく、ビデオ赤外線網膜像スキャナ２００と検査対象の目２１０との間の動きを制限する。ソフトカフ２０８は、さらに、周囲の光のほぼ全てを遮断することにより、目内部のよりよい表示を得られるようにするために、瞳孔が自然に拡張することを可能にする。そのため、一実施形態では、ビデオ赤外線網膜像スキャナ２００を用いた目の検査は、通常の照明を備える部屋で実施できる。

別の実施形態では、ビデオ赤外線網膜像スキャナ２００は、検査対象の目から距離をおいて保持される。本実施形態では、ビデオ赤外線網膜像スキャナ２００を用いた目の検査は、暗くした部屋で実施され得る。暗くした部屋は、目を自然に拡張させ得る。一実施形態では、ビデオ赤外線網膜像スキャナ２００は、検査対象の目から約３乃至６インチの距離に保持される。別の実施形態では、ビデオ赤外線網膜像スキャナ２００は、検査対象の目から約６インチ乃至２フィートの距離に保持される。さらに別の実施形態では、ビデオ赤外線網膜像スキャナ２００は、検査対象の目から最大３フィートの距離に保持される。

検査対象の目２１０によって反射された放射は、レンズ２０６を通り、そしてビームスプリッタ２０４を通り、高解像度カメラ２０２等のカメラ２０２によって収集される。本実施形態では、放射は、ビームスプリッタ２０４を通過する。一実施形態では、ビームスプリッタ２０４は、位置を固定され得る。一実施形態では、放射は、ソフトカフ２０８内のアパーチャを通って戻る。

一実施形態では、カメラ２０２は、電荷結合デバイスである。別の実施形態では、カメラ２０２は、相補型酸化金属膜半導体（ＣＭＯＳ）ベースのデバイス、または、逆に実行、つまり光収集を行い、これを電気信号に変換する、発光ダイオードアレイである。カメラ２０２は、白黒カメラであり得る。カメラ２０２も、電源２２８で電力供給される。

カメラ２０２は、白黒カメラであり得る。別の実施形態では、目を検査するために可視光が使用され、その場合、画像は、カラーカメラによって捕捉され得る。オートフォーカスレンズは、検査対象の目２１０から戻る光を集束するために、カメラ２０２の前に載置され得る。

カメラ２０２は、赤外線放射によって形成される、検査対象の網膜２１０の画像を捕捉する。検査対象の網膜２１０の画像のカメラ２０２によって形成されるビデオ信号は、ストリーミングビデオ変換器２２２によって、アナログ信号からデジタル信号へ変換される。カメラ２０２がデジタル電荷結合デバイス等のデジタルカメラである場合、変換器は不要である。網膜の画像は、さらに、画像信号がデジタル信号に変換された後でデジタル拡大器２２０等の拡大器２２０において拡大され得る。次に、画像信号を、白黒から、白黒・カラー変換器２２４においてカラーに変換し得る。白黒・カラー変換器２２４は、図１に示される白黒・カラー変換器１０４のものと同様に働く。つまり、赤外線範囲の波長成分は、可視範囲の波長が代わりにマップされるように、所定の大きさでスケールされ得る。

次いで、観察者が被検者の目内部から画像を観察できるように、観察者のために画像を表示させるように、画像信号を画面２１８に送信する。一実施形態では、画面２１８は、高解像度液晶ディスプレイ画面であり得る。別の実施形態では、画面２１８は、発光ダイオードアレイまたはプラズマディスプレイ画面であり得る。一実施形態では、画像は、検査者に示される場合に右側が上および前方になるように操作される。高いプラス値または正のジオプターレンズ等のレンズを、画面２１８上に載置し得る。画面２１８上に載置されるこうしたレンズは、画像を拡大し、および、画面２１８上に集束するために必要な調整を制限し得る。

ストリーミングビデオ変換器２２２からの画像信号は、さらに、文書化および記憶のためにラップトップコンピュータ２３４に有線接続を通じて送信され得る。一実施形態では、接続２３２は、ユニバーサルシリアルバスである。一実施形態では、生デジタルビデオ信号が、ラップトップコンピュータ２３４に送信される。本実施形態では、ラップトップコンピュータ２３４は、別個の白黒・カラー変換器２３６、さらに、リアルタイムビデオキャプチャ２３８を有する。リアルタイムビデオキャプチャ２３８は、リアルタイムでビデオ信号を捕捉し、これを白黒・カラー変換器２３６に送信する。ラップトップ上のソフトウェア２４４は、生画像を捕捉し、コントラスト、ホワイトバランス、ブラックバランス、彩度、または輝度を調整することで、画像信号を操作するように使用し得る。目の別々の画像を、モンタージュを形成するように、「つぎはぎ」し得る。画像から３次元画像も展開できる。３次元画像は、Ｘ、Ｙ、またはＺ軸で変換する等、回転または操作できる。別々の画像から、断面画像も作成できる。一実施形態では、時間的に近接しているが、例えば、検査時におけるカメラの移動に起因するわずかに異なる視点から撮影された画像を表示することによって、３次元効果が作成される。

網膜の画像を計測でき、データベース内に記憶された画像と比較できる。一実施形態では、画像は、ＸＭＬ、ＪＰＥＧまたはＤＩＣＯＭ規格に準拠する。別の実施形態では、画像は、ＭＰＥＧ４規格に準拠する。ビデオ赤外線網膜像スキャナ２００によって作成される画像およびファイルは、政府または法執行機関の記録ソフトウェアシステムとのインターフェースを取り得る。政府または法執行機関の記録システムへのネットワークによる画像および関連付けられたデータのダウンロードが可能であり得る。ネットワークへの接続は、無線または有線であり得る。ラップトップ上の画像へのリモートアクセスは、ソフトウェアによって可能であり得る。

一実施形態では、赤外線網膜像スキャナ２００によって撮影される画像を、ＳＤカード２２６等の内部メモリチップ上に記憶し得る。一実施形態では、赤外線網膜像スキャナ２００は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続２３０によって、またはネットワークを通じて、再充電可能であり得る。

図３に、赤外線網膜像スキャナの使用のための光路図を示す。図３に示され得るように、ＬＥＤ光源３１０から拡散する赤外線放射は、ビームスプリッタ３１８によって、目３０８に向かって、方向変換される。方向変換されたビームは、３１４として表されている。赤外線放射３１４の方向変換されたビームは目３０８に達し、ビーム３１２として、目３０８から反射される。ビーム３１２は、再びビーム３１６としてビームスプリッタ３１８を通過し、さらに、カメラ３０２に達する前に、集束レンズ３０４を通過する。ＬＥＤ光源３１０からの赤外線放射のいくつかは、ビームスプリッタ３１８を通過し、光シンク３０６に達する。

図４に、赤外線網膜像スキャナと共に使用するための光路図を示す。図４に示され得るように、光源４１０から発する赤外線放射は、目４０８に向かって、ビームスプリッタ４１８によって方向変換される。方向変換されたビームは、４１４として表されている。方向変換されたビーム４１４は、検査者によって、目４０８の前に保持されるハンドヘルドレンズ４２４を通過し得る、または通過しないこともある。方向変換されたビーム４１４は目４０８に達し、ビーム４１２として、目４０８からハンドヘルドレンズ４２４へ向かって反射される。ハンドヘルドレンズ４２４は、検査者によって、目４０８の上に光を集束するために使用される。ビーム４１２は、ビーム４１６としてハンドヘルドレンズ４２４を通過し、カメラレンズ４０４上で集束される。網膜４０８の仮想画像が、ハンドヘルドレンズ４２４およびカメラレンズ４０４の間で形成される。ビーム４１６が、カメラレンズ４０４を通過し、カメラ４０２によって収集される。カメラ４０２からの信号が、その前にレンズ４２２を配置し得る、２つのディスプレイ画面４２０に、配信される。目４０８の画像が画面４２２上に表示され、検査者によって観察される。

図５に、本発明の一実施形態に従う網膜スキャンプロセスを示す。第１のオペレーション５０２において、赤外線光源が提供される。その後、プロセスはオペレーション５０４に移り、ここで、赤外線光源からビームスプリッタに向かって赤外線放射が放出される。その後、プロセスはオペレーション５０６に移り、ここで、赤外線放射は、ビームスプリッタによって反射され集束レンズを通る。その後、プロセスはオペレーション５０８に移り、ここで、網膜上に集束レンズにより、赤外線放射が集束される。その後、プロセスはオペレーション５１０に移り、ここで、網膜によって反射された放射が、ビームスプリッタを通してカメラによって収集される。その後、プロセスはオペレーション５１２に移り、ここで、網膜の画像を表す画像信号が、収集された放射に基づき、カメラによって作成される。その後、プロセスはオペレーション５１４に移り、ここで、網膜の複数の画像のうちの１つが、表示のために、画像信号から選択される。その後、プロセスはオペレーション５１６に移り、ここで、網膜の選択された画像がディスプレイに表示される。その後、プロセスはオペレーション５１８に移り、ここで、網膜の選択された画像が、データベース内に記憶された網膜の複数の画像のうちの１つと比較される。その後、プロセスはオペレーション５２０に移り、ここで、網膜の選択された画像と一致するデータベース内に記憶された網膜の複数の画像のうちの１つが、選択される。その後、プロセスはオペレーション５２２に移り、ここで、網膜の一致する画像が、網膜の選択された画像と共に、ディスプレイ上に表示される。

いくつかの好適な本発明の実施形態を図示および説明したが、当業者は、これらの実施形態において、その範囲が特許請求の範囲およびそれらの同等物において定義される、本発明の原則および精神から逸脱せずに変更を加え得ることを理解されよう。

Claims (12)

1. 網膜像スキャナであって、
   赤外線光源と、
   該光源からの赤外線放射を、複数の集束レンズのうちの１つを通して網膜へ反射するビームスプリッタと、
   該網膜によって反射される放射を、該ビームスプリッタを通して収集するカメラと、
   該収集された放射に基づいて、該カメラから生信号を受信するアナログ・デジタル変換器であって、該生信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器と、
   該デジタル信号をビデオ信号に処理するストリーミングビデオ変換器と、
   該ビデオ信号に基づいて、該網膜の画像を表示するビデオモニタと
   を備え、
   該網膜像スキャナは、
   ビデオ伝送器であって、該ビデオ伝送器は、ネットワーク上でコンピュータへ該ビデオ信号を伝送し、該コンピュータは、該ビデオ信号から複数の画像を抽出する、ビデオ伝送器と、
   該複数の画像のうちの少なくとも１つを、複数の記憶された画像のうちの少なくとも１つと比較するコンパレータと、
   該複数の画像のうちの１つに一致する該複数の記憶された画像のうちの１つを選択するセレクタと
   をさらに備えている、網膜像スキャナ。
2. 前記ビデオモニタは、高解像度液晶ディスプレイ画面を備えている、請求項１に記載の網膜像スキャナ。
3. 前記光源は、レオスタット調光回路と、赤外線フィルタと、集束レンズとをさらに備え、
   該赤外線フィルタは、可視および紫外線放射を実質的に遮断し、該集束レンズは、該光源からの赤外線放射を該ビームスプリッタ上に集束させる、
   請求項１に記載の網膜像スキャナ。
4. 前記光源に対するリチウムイオン電池電源出力をさらに備えている、請求項１に記載の網膜像スキャナ。
5. 前記ネットワークは、有線ネットワークおよび無線ネットワークから成る群より選択される、請求項１に記載の網膜像スキャナ。
6. 前記コンピュータは、
   前記ビデオ信号から画像を捕捉するリアルタイムビデオキャプチャと、
   該画像をカラーに変換する白黒・カラー変換器と、
   ３Ｄレンダリングソフトウェアと
   メッセージングシステムと
   を備えている、請求項１に記載の網膜像スキャナ。
7. 前記デジタル信号の複数の波長をカラー信号にスケーリングする白黒・カラー変換器をさらに備え、前記ストリーミングビデオ変換器は、該カラー信号を前記ビデオ信号に処理する、請求項１に記載の網膜像スキャナ。
8. 網膜像をスキャンする方法であって、
   赤外線光源を提供することと、
   赤外線放射を、該赤外線光源からビームスプリッタに向けて放出することと、
   該赤外線放射を、該ビームスプリッタによって集束レンズを通して反射することと、
   該赤外線放射を、該集束レンズによって網膜上に集束させることと、
   該網膜によって反射される放射を、カメラにおいて該ビームスプリッタを通して収集することと、
   該収集された放射に基づいて、該複数の網膜の画像を表す画像信号を、該カメラによって生成することと、
   表示のために、該複数の網膜の画像のうちの１つを該画像信号から選択することと、
   該選択された網膜の画像をディスプレイ上に表示することと、
   該選択された網膜の画像を、データベースに記憶された複数の網膜の画像のうちの少なくとも１つと比較することと、
   該選択された網膜の画像と一致する該データベースに記憶された該複数の網膜の画像のうちの１つを選択することと、
   該選択された網膜の画像と共に、該一致する網膜の画像のうちの１つを該ディスプレイ上で表示することと
   を含む、方法。
9. 前記画像信号をカラー信号に変換することと、
   複数のカラーの網膜の画像を前記ディスプレイ上に表示することと
   をさらに含む、請求項８に記載の網膜像をスキャンする方法。
10. 前記網膜から３乃至６インチの距離で、前記赤外線光源を保持することをさらに含む、請求項８に記載の網膜像をスキャンする方法。
11. 前記網膜から６インチ乃至１フィートの距離で、前記赤外線光源を保持することをさらに含む、請求項８に記載の網膜像をスキャンする方法。
12. 前記網膜から最大３フィートの距離で、前記赤外線光源を保持することをさらに含む、請求項８に記載の網膜像をスキャンする方法。

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